矿井提升机控制技术研究现状与发展

付金孝

摘要：在我国煤炭开采企业的发展进程中，矿井提升机的应用比较普遍，在保证矿井安全生产方面发挥着不可代替的作用。煤炭开采是一项较为特殊的工作，机械在使用过程中容易出现磨损，再加上操作不到位等状况，造成提升机容易出现故障，因此有必要加强对矿井提升机控制技术的研究应用，只有这样才能够在越来越严峻的煤炭开采事业中充分发挥其矿井提升机的优势。基于此，本文就矿井提升机控制技术进行了分析。

关键词：矿井提升;机控制技术;研究现状;发展

引言

矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，主要负责矿石提升、人员运送、物料下放等工作，就当前我国煤炭开采工作中的矿井提升机应用现状来看，其具有容量大、能耗大、安全稳定等特点，而且基于周期性运转的特向，矿井提升机的电动机需要频繁的启动、制动和反向作业，故障隐患大幅度提升，有必要加强对其控制技术的研究分析，并明确其创新发展对策。

一、矿井提升机控制技术发展现状

（一）国外矿井提升机控制技术发展现状

二十世纪七十年代，国外的一些发达国家在矿井提升机的机械部分和电气部分已经实现了技术上的进步，具体表现在机械部分使用的减速机电动机到直流慢速电动机到后来的悬臂安装直接传动的电动机的应用。随着计算机的进步发展，在机电控制方面也开始利用可编程控制器（PLC）来优化矿井提升机操作，而且操作的安全性以及稳定性都得到了较大的提高。近几年，计算机技术发展迅速，通过计算机技术以及PLC的结合使用能够有效促进矿井提升机控制技术的发展水平。

（二）国内矿井提升机控制技术发展现状

我国的煤炭开采事业发展时间较长，但是矿井提升机控制技术的应用起步时间比较晚，具体是在1958年才开始使用了在地表和井下不断进行往复运行的提升机，在此基础上使用的提升机具有耗电大、控制系统复杂等却缺点。随着我国科学先进技术的发展进步，矿井提升机控制技术也得到了长足的进步，计算机技术以及PLC技术的引入也进一步增加了提升机的安全性和可靠性。数字技术的发展与成熟进一步促进了PLC技术的应用，“交—直—交”变频技术具有节能、精度高、无极调速等处理优势，将其应用在矿井提升机系统中能够带动该设备的升级优化，对系统安全运营具有不可低估的作用。

二、矿井提升机控制技术的主要特征

（一）矿井提升机在第四象限内运行

矿井提升机处于周期性的运行过程中，其在运行过程中会处在不同阶段极，从而出现正力或者负力，而且正转与反转、制动与自动并存，因此矿井提升机具有在第四象限内运行的特征。

（二）矿井提升机运行具有准确性和可靠性

矿井提升机的运行过程中需要保证各个位置的运行速度和运行状态保持合理，因此在什么位置进行等速、减速、加速运动都有着明确的要求，因此矿井提升机控制技术还具有准确性和可靠性的特征。

（三）矿井提升机能够直观显示行程

相关工作人员可以根据深度指示器以及显示器的的显示，确定设备的实时位置。

（四）矿井提升机的故障监控系统较为完备

矿井提升机的故障监控系统较为完备，一旦出现故障就会由系统发出警报，以便管理人员及时处理故障问题。

三、矿井提升机控制技术的应用

（一）主控系统

主控系统选择三菱FX2N系列PLC代替传统继电接触器控制系统，能够有效提高整个系统运行的稳定性、安全性与可靠性，为煤炭的开采工作奠定基础。

（二）变频调速控制系统

变频调速控制系统可以选择西门子工程型变频器，其能够更好的适用于矿井提升机的运行环境。其在实际运行中首先会由控制单元向变频器下达控制命令，在控制命令下，矿井提升机就会根据既定速度曲线运行，并保持稳定。而且变频调速安装以后能够有效代替系统内部多段电阻调速系统，在实际工作中可以直接根据工作需要求调整电源频率，实现电机无级调速，从而起到实现节约能耗的目标。

（三）上位机监控系统

上位机监控系统的主要作用就是实时监测矿井提升机的运行情况，并对其发生的故障进行诊断，这样就能够确保矿井提升机可维护性与可靠性，促进煤矿安全生产并提高生产效率。在实际应用中，人机交互界面使用专门组态软件，然后利用计算界面来查看矿机的工作状态和工作流程。

（四）信号控制系统

信号控制系统需要矿井提升机信号进行分析判断，在矿井提升机中，信号的来源一般是系统工作现场设置的天轮、井筒、深度指示器、润滑站以及液压站等方面，当信号发出时，信号控制系统就会自动收集这些信号，分析设备的工作信息，同时就会借助旋转编码器、限位开关以及压力变送器等设备发送到PLC主机中，PLC主机程序会自动处理输入信号，信号经过处理后会将结果传送到触摸显示屏和声光报警中，操作人员就可以以此来判断设备的工作情况，发现问题也能够及时进行处理，从而为矿井提升机的正常运行奠定良好的基础。

（五）安全保护系统

安全保护系统主要就是对过卷、定点超速、等速、PLC编码器断线、传动系统故障、自动限速、错向等部分进行保护，其在运行过程中会将硬件与软件结合在一起，以此起到安全电路相对闭锁和冗余的作用，即在运行中如果出现一条安全电路处于断开状态的时候，另一条电路也会相应断开，这时候硬件安全回路就会借助硬件回路达到运行目标，而软件安全回路会在PLC软件中进行同步搭建，这样就可以发挥出安全保护系统的安全功能和保护功能。

四、矿井提升机控制技术的创新发展

（一）高精度调速

《煤矿安全规程》明确规定，矿井提升机在运行的各个阶段都需要保持良好的精准度，但是我国不少大多数矿山中应用的矿井提升机控制技术都存在着设备老化的情况，导致其精度出现误差，因此为了发挥出矿井提升机控制技术的应用价值，必须要进一步提高矿井提升机控制系统调速的精确性，尤其是针对平滑调速方面的优化，这样才能够有效防止矿井提升机启动中可能发生的提升机容器下落情况，并且确保框架提升机在安全环境下准确停车，保证矿井提升机的安全、稳定、高效运行。

（二）高监控水平

当前大多数矿井提升机控制技术在应用过程中无法做到实时监控，因此矿机一旦出现故障就无法及时被发现，导致工作进度和工作效率受到影响，而且矿机还有可能出现失控问题造成设备破坏，维护成本也会大大提升。因此在矿井提升机控制记住的研究中需要进一步加强系统的监控水平以及故障的排除能力，一旦重修按故障能够实现实时报警，便于操作人员及时将故障排除并保证矿井提升机的正常运行。

（三）自动化控制

信息时代的来临以及各行业对先进信息技术手段的应用力度也逐渐加强，在矿井提升机控制技术中引进计算机技术也能够推动矿井提升机控制系统将逐渐朝着自动化方向发展，因此在矿井提升机控制技术的发展中还需要加强对智能化和自动化的研究，并采用智能仪表、数字控制等方法进行处理，大幅提高了PLC控制效果和精度。

（四）安全管理

矿井提升机是是运输井上和井下物品及人员的重要枢纽，其在运行过程中必须要注意安全管理工作，防止设备故障对井下的人员造成伤害。因此在矿井提升机控制技术的研究中还需要加强安全管理系统的研究，除了监控系统、故障报警系统等方面的完善，还需要制定相应的安全管理制度，全面保障矿机运行的安全性。

五、结语

综上所述，矿井提升系统是矿业生产工作中的重要环节，矿井提升机运行过程中稳定性、安全性与可靠性，会直接关系到矿业生产工作的质量与水平，而加强提升机电控制系统的优化对其后期发展、数字化方向处理等方面都有着积极的影响，是实现矿业生产稳定发展以及可持续发展的基础。

参考文献：

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